工件的研磨装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工件的研磨装置。
【背景技术】
[0002]在制造娃晶圆等的半导体晶圆的情况下，重要的工序之一是用于改善晶圆的表面粗糙度并且提高平坦度的研磨工序。
[0003]伴随近年来组件的高精度化，在组件制作中所使用的半导体晶圆被要求以非常高的精度来进行平坦化。对于这种要求，使用化学机械研磨(CMP !Chemical MechanicalPolishing)来作为将半导体晶圆的表面平坦化的技术。
[0004]作为研磨硅晶圆等的工件表面的装置，存在将工件进行单面逐一研磨的单面研磨装置和双面同时进行研磨的双面研磨装置。
[0005]—般的单面研磨装置例如图7所示，是由粘贴有研磨布107的转盘104、研磨剂供给机构108、研磨头102等构成。在这种研磨装置101中，利用研磨头102来保持工件W，由研磨剂供给机构108将研磨剂109供给至研磨布107上，并且使转盘104和研磨头102分别旋转以使工件W的表面在研磨布107上作滑动接触，由此进行研磨。
[0006]作为保持工件的方法，存在如下方法:经由蜡等粘接剂以将工件粘贴至平坦的圆盘上的板上的方法；利用软质的衬垫(背衬材料)来进行水贴的方法；进行真空吸附的方法等。
[0007]图7的研磨头102，在由陶瓷等构成的圆盘上的保持板106的底面粘贴聚氨酯等弹性衬垫(背部衬垫)105，且使该弹性衬垫105吸收水分并通过表面张力来保持工件W。此夕卜，在研磨中为了防止工件W从保持板106脱落，而在保持板106的周围设置有引导环103。
[0008]该研磨装置101由于经由保持板106来间接地推压工件W，因此容易受到由于保持板106的平坦度的精度、加压力作用在保持板106上时的变形所造成的尺寸变化以及背部衬垫105的厚度的精度等的影响，会存在难以通过非常高的精度来研磨工件的整个面的问题。此外，工件的外周部会有研磨过多的倾向，也就是容易发生外周的塌边，而针对工件的整个面在被要求非常高精度的平坦度的情况下，存在不能对应的技术问题。
[0009]对于上述技术问题，在专利文献I中，提出了如图8、图9所示的研磨头，其作为一种研磨头，能够使工件整个面朝向研磨面进行均等地推压以均匀地研磨工件整个面，防止工件外周的塌边，并且能够提升工件表面的平坦度。图8是研磨头整体的概略图。图9是现有的研磨头一部分的放大图。
[0010]该研磨头117具备:头部件120，其保持部具备朝向下方开放的凹部；保持部件121，其被配置在该头部件120的凹部内侧；弹性部件110，其外侧部被固定在头部件120的壁部，并且内侧部被固定在保持部件121，且以可在微小范围内容许朝向上下方向及水平方向移动的方式来悬吊保持该保持部件121 ;第一压力室111，其将头部件120的内部通过保持部件121及弹性部件来划分设置；弹性薄膜112，其由具有弹性的薄膜所构成，在保持部件121的外面侧通过外周部来固定，且被设置成能够利用外侧面来抵接工件W来将工件W朝向转盘的研磨面推压；第二压力室113，其通过保持板116的外侧面116a及弹性薄膜内侧面112a来划分。通过第一流体供给装置122将规定压力的流体朝向第一压力室111供给，并且通过第二流体供给装置123将规定压力的流体朝向第二压力室113供给。
[0011]弹性薄膜112以利用螺栓(未图示)的紧固来使弹性薄膜外周部112b被固定环115夹住的方式而被固定在保持板116的外面侧。该弹性薄膜112以其外侧面抵接至工件W且利用气囊(工7八'7夕)的作用而能够将工件W朝向转盘的研磨面进行均匀推压的方式设置。此外，工件W是通过水等液体的表面张力而被切实地粘贴至弹性薄膜112的表面。
[0012]模板114是环状圆板，其以被装设在弹性薄膜112的外面侧(底面)且能够围住工件W的方式形成，来防止工件W的横向滑动。模板114的内周部与工件W连续且通过弹性薄膜112而被同时推压；模板114的厚度被设定成与工件W的厚度同等，由此来对工件W外周部施加均匀的负载，而能够抑制工件W的外周发生塌边。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本专利公开平成9-29618号公报
[0016]专利文献2:日本专利公开平成11-90820号公报
【发明内容】
[0017](一)要解决的技术问题
[0018]但是，即便是在使用专利文献I所述的研磨头117来进行研磨的情况下，工件的平坦度仍会恶化。本发明人等在此针对此原因进行研究而得知以下事项。
[0019]由于模板114的内周部被均等地推压，模板114与研磨布107之间的间隙会变小，使得研磨剂难以供给至模板114与研磨布107之间。其结果是，供给至研磨布与工件外周部之间的研磨剂的量变得不稳定，使得研磨剂的磨粒浓度发生偏差。
[0020]进而，本发明人等调查研磨剂的磨粒浓度与研磨后的工件的磨削裕度(加工裕度；取*9代)偏差的关系。使用图8的研磨头作为研磨头，并使用300mm镜面娃晶圆作为研磨晶圆。使用KLA-Tencor公司制造的WaferSight (型号)来预先测量晶圆的剖面厚度形状。使用在市售的玻璃织布中含浸有环氧树脂而成的层叠板来作为模板。使用市场销售的胶态二氧化硅浆液来作为研磨剂。使用平均粒径为35nm?70nm的胶态二氧化硅来作为磨粒，将其用纯水进行稀释，添加氢氧化钾，使PH值变成10.5。
[0021]研磨布是使用市售的不织布类型，在研磨时，研磨头与研磨转盘各自以30rpm进行旋转。晶圆的研磨压力(流体的压力)设为150g/cm2。改变研磨剂的稀释率，使磨粒浓度改变并进行三片硅晶圆的研磨加工。在清洗研磨后的晶圆后，与研磨前同样地使用KLA-Tencor公司制造的WaferSight来测量剖面厚度形状，以进行研磨前后的厚度的差分计算，评价晶圆磨削裕度。如图4所示，已知磨粒浓度与晶圆磨削裕度有相关性，磨粒的浓度越浓，晶圆磨削裕度在塌边侧会改变。
[0022]因此，在研磨工件时，若供给至研磨布与工件的外周部之间的研磨剂的磨粒浓度发生偏差，则该磨粒浓度的偏差会促进工件的外周形状的不稳定化，也就是说，工件的平坦度会恶化。
[0023]此外，作为将研磨剂充分供给至模板与研磨布之间的对策，公知有一种模板(参照专利文献2)，其特征在于，在模板上设置由自外周端贯通至内周端的沟、孔或凹设通路等所构成的流路。若使用该对策，则存在如下问题:在沟、孔的影响下研磨剂的疏密会给工件外周部带来影响，且使圆周方向上产生起伏形状，而使工件的平坦度恶化。
[0024]作为研磨布侧的对策，公知在研磨布的表面上设置沟，但是在研磨加工后的工件表面上会因为沟而发生细微的粗糙度的问题。
[0025]此外，也有一种专利，其模板被兼用为研磨布表面的修整(卜> V '> > )体，且将模板的研磨布侧的表面设为具有修整用的凹凸的修整作用面。但是，若在研磨加工中使研磨布的研磨作用面变得粗糙，则会产生削肩，由此造成在研磨中于晶圆表面上发生损伤超过10%的不良率，并不实用。作为该修整体的例子，形成有细微凹凸即压花(工y求只)、细微且平缓凹部的凹陷(Ti >7° HO、以修整作用面(包含环状面)的中心部为中心所形成的放射线状的凹凸部等，而这种凹凸部分的尺寸，例如为50 μ m左右。
[0026]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种工件的研